钢结构八项基础知识
一、钢结构的特点
1、钢结构重量轻
2、钢结构工作可靠性高
3、钢材具有良好的抗振动、抗冲击能力
4、钢结构制造工业化程度高
5、钢结构装配准确、快速
6、易于制作密封结构
7、钢结构易腐蚀
8、钢结构防火性能差
2、常用钢结构钢种及性能
1、碳素结构钢：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等。
2、低合金高硬度结构钢
3、优质碳素结构钢和合金结构钢
4.特殊用途钢材
3、钢结构选材原则
钢结构材料选择的原则是保证承重结构的承载能力，避免在一定条件下发生延性破坏。 根据结构的重要性、荷载特性、结构方式、受力状态、连接方式、钢材长度和工作环境等综合考虑。 的。
《钢结构设计规范》-2003年提出的四种钢模型是“适合”使用的模型，在条件允许的情况下是首选。 不严格禁止使用其他型号，只要使用的钢材符合规范的要求即可。
四、钢结构主要技术内容
(1)高层钢结构技术。 根据建筑高度和设计要求，分别采用框架、框架支撑、筒体和巨型框架结构，预制构件可选用型钢、干性钢筋混凝土或铁管混凝土。 钢构件质轻、脆性大，可采用点焊工字钢或方坯工字钢，适用于超高层建筑； 刚性钢筋混凝土预制构件挠度大，耐火性能好，适用于中高层建筑或底层结构； 管状混凝土施工简单，仅用于柱结构。
(2)空间钢结构技术。 空间钢结构重量轻、刚度高、造型美观、施工速度快。 以铁管为杆件的球接扁网架、多层变截面网架和网壳是我国空间钢结构用量最多的结构类型。 具有空间挠度大、钢材消耗低等优点，并能按照设计、施工、检验规定提供完整的CAD。 空间结构除网架结构外，还包括大跨度钢箱梁结构和索膜结构等。
(3)轻钢结构技术。 伴随着一种新的结构方法，由重型彩色板和外墙围护结构制成的墙壁组成。 它是由大截面薄壁H型钢墙梁和外墙过梁用5mm以上厚板或毛坯钎焊而成的轻钢结构体系，工字钢柔性支撑系统和高强度螺钉连接组成。 深度可达6m至9m，跨度可达30m以上，高度可达十几米，可安装重型起重机。 用钢量为20-30kg/m2。 现已有标准化的设计程序和专业化的生产企业。 产品质量好、安装速度快、重量轻、投资小、施工不受季节限制。 适用于各种重工业厂房。
(4)钢-混凝土组合结构技术。 由槽钢或钢管与混凝土预制构件组成的梁柱承重结构是钢-混凝土组合结构，近年来其应用范围不断扩大。 组合结构兼有钢结构和混凝土结构的优点。 整体硬度高、刚性好、抗震性能好。 采用外包混凝土结构时，具有良好的耐火性和耐腐蚀性。 复合结构预制构件通常可减少钢材消耗15-20%。 复合楼板和铁管混凝土预制构件还具有少模板或无需模板、施工方便快捷等优点，具有很大的推广潜力。 适用于荷载较大的多层或高层建筑的框架梁、柱、楼板、工业建筑柱、楼板等。
(5)高硬度螺钉连接和点焊技术。 高强度螺钉通过摩擦传递偏转，由三部分组成：螺钉、螺母和螺栓。 高强度螺纹连接具有施工简单、拆卸灵活、承载能力高、抗疲劳和自锁性能好、安全性高等优点。 它在工程上已取代点焊和部分点焊，成为钢结构制作和安装的主要部件。 连接方式。 车间制造的钢构件，钢板采用手工多丝埋弧焊，箱形立柱架采用熔化喷嘴电渣焊等技术。 现场安装施工时宜采用半手工焊接技术、二氧化碳保护焊药芯焊条和自保护药芯焊条技术。
(6)钢结构防护技术。 钢结构防护包括防火、防腐、防锈。 通常，防火漆处理后不需进行防锈处理，但有腐蚀性二氧化碳的建筑物仍需进行防腐处理。 国外防火涂料的种类较多，如TN系列、MC-10等。其中MC-10防火涂料包括环氧磁漆、氯化橡胶漆、氟橡胶助剂和氯胺系油墨等。 施工时应根据钢结构类型、耐火等级要求和环境要求钢材的破坏形式，选择合适的油漆和涂层宽度。
五、钢结构的目标和措施
钢结构工程涉及面广，技术难度大。 推广应用必须遵循国家标准和行业标准。 各地建设管理部门要重视钢结构工程专业阶段建设，组织质量检验队伍培训，及时总结工作做法和新技术应用。 高等院校、设计部门和施工企业要加快钢结构工程技术人员的培训，推广钢结构CAD技术的成熟。 群众性学术团体要配合钢结构技术的发展，在国内外广泛举办学术交流和培训活动，积极提高钢结构设计、生产、施工、安装技术的整体水平，奖励可以在不远的将来。
六、钢结构连接方法
钢结构的连接方式有熔池连接、螺栓连接和卡扣连接三种。
(1)焊接连接
熔池连接是通过电弧形成的热量将焊丝与焊件部分熔化，冷却后凝结成熔池，从而将焊件连接成一体。
优点：预制构件断面无弱化，节省钢材，结构简单，制造方便，连接挠度大，密封性能好，在一定条件下便于采用手动操作，生产效率高。
缺点：由于钎焊温度较低，钢材的热影响区靠近熔池，可能会导致个别零件的材料变脆； 钎焊过程中，钢材受到不均匀分布的低温和冷却，导致结构形成钎焊残余挠度和残余变形。 对结构的承载力、刚度和性能有一定的影响； 由于钎焊结构挠度较大，一旦出现局部裂纹，很容易扩展至整体，特别是在高温下，容易发生脆性断裂； 熔池连接处的塑性和硬度较差，焊接时可能形成缺陷，使疲劳硬度增加。
(2)、螺栓连接
螺钉连接是通过螺钉和这些紧固件将连接部件连接成一体。 螺纹连接分为普通螺纹连接和高硬度螺纹连接。
优点：施工工艺简单，安装方便，非常适合现场安装连接，而且拆卸方便，适合需要装拆的结构和临时连接。
缺点：组装时需要在板上开孔并对齐孔，减少了制造工作量，且制造精度要求较高； 螺孔还削弱了预制构件的截面，且连接件往往需要搭接或加装辅助连接板（或型钢），因此结构更加复杂，消耗钢材较多。
(三)、铆钉连接
卡扣连接是用一端带有半方形预制钉头的带子，将钉杆烧红后快速插入连接件的钉孔中，然后用带子枪将另一端铆成钉头使连接达到紧固。
优点：点焊传力可靠钢材的破坏形式，塑性和韧性良好，易于检测和保证质量，可用于轻型结构和直接承受动载荷的结构。
缺点：点焊工艺复杂，制造劳动强度大，劳动硬度高，因此已基本被点焊和高硬度螺钉连接所取代。
七、焊接连接
(1)点焊法
钢结构常用的点焊方法是电弧焊，包括手工电弧焊、自动或半手工电弧焊、氨气保护焊等。
手工电弧焊是钢结构中最常用的点焊方法。 其设备简单，操作灵活方便。 但劳动条件较差，生产效率比手工或半手工焊低，而且熔池质量变化较大，在一定程度上取决于电工的技术水平。
手工焊熔池质量稳定，熔池内部缺陷少，塑性好，冲击硬度好，适合长直接熔池钎焊。 半手工焊接适用于因手工操作而形成的任何形状的曲线或熔池的焊接。 对于手工和半手工焊接，应使用适合主金属的焊条和焊剂。 焊条应符合国家标准的要求，焊剂应根据钎焊工艺的要求确定。
二氧化碳保护焊采用惰性二氧化碳（或CO2）二氧化碳作为电弧的保护介质，将熔融金属与空气隔离，以保持钎焊过程的稳定。 二氧化碳保护焊电弧加热集中，钎焊速度快，熔深大，因此熔池硬度比手工焊高。 具有良好的塑性和耐腐蚀性，适用于厚板和厚板的点焊。
(2)焊接方法
根据所要连接的预制构件之间的相互位置，熔池连接方法可分为对接、搭接、T形接头和角接四种方法。 在此使用的熔池有两种基本方法：对接熔池和角熔池。 在具体应用中，应根据连接的受力情况，结合制造、安装和钎焊条件来选择。
(3)熔池结构
1.对接焊池
对接焊池内力传递直接、平稳，不存在明显的挠度集中现象，因此力学性能良好，适用于承受静、动载荷的预制构件的连接。 但由于对接焊池的质量要求较高，对焊件之间的焊接间隙要求比较严格，通常用于鞋厂制作的连接中。
2、角部熔池
角熔池的方式：根据其厚度方向和外力方向，角熔池可分为平行于力作用方向的侧角熔池和垂直于力作用方向的前角熔池作用和斜向力作用方向 斜角熔池和周围熔池。
角熔池断面分为普通型、平坡型和深熔型。 图中，hf称为角熔池的圆角规格。 常见横截面的边边比为1：1，类似于等边直角三角形。 传力线弯曲剧烈，挠度集中严重。 对于直接承受动载荷的结构，为了使力传递平稳，前角熔池宜采用平坡式，两焊角边之比为1：1.5（长边沿内应力方向）。力），侧角熔池应采用比例为1：1的深熔型。
8、螺栓连接
(1)普通螺纹连接的结构
一、普通螺丝的方法及尺寸
钢结构常用的方法是大六角形，其代号用字母M和公称值及半径（mm）表示。 工程中常用M18、M20、M22、M24。 根据国际标准，螺杆统一用螺杆的性能等级来表示，如“4.6级”、“8.8级”等。 小数点前的数字表示螺杆材料的最小伸长硬度，如“4”表示400N/mm2，“8”表示800N/mm2。 小数点后的数字（0.6、0.8）表示螺杆材料的屈强比，即屈服点与最小伸长硬度的比值。
根据螺钉的加工精度，普通螺钉分为A、B、C五个等级。
A、B级螺丝（精制螺丝）采用8.8级钢材，经车床工件加工而成，表面光滑，规格精确，并配有I型孔（即在组装好的预制构件上钻孔或扩螺丝孔） 、孔壁光滑、对孔准确）。 由于其加工精度高，与孔壁接触紧密，连接变形小，机械性能好，可用于承受较大弯矩和拉力的连接。 但制造和安装劳动强度大、成本高，因此在钢结构中很少采用。
C级螺丝（粗螺母）采用4.6或4.8级钢材，加工粗糙，规格不准确。 仅需要II型孔（即在单个零件上一次性冲制螺钉孔或不使用钻孔夹具钻出。通常孔径比螺钉轴的直径大1~2mm）。 传递弯矩时，连接变形较大，但传递拉力的性能仍然良好，操作不需要特殊设备，成本较低。 常用于承受静载荷或间接承受动载荷的结构中承受拉力的螺钉连接和二次剪力连接。
2、普通螺钉连接的布置
螺钉的排列应简单、均匀、紧凑，满足受力要求，结构合理，便于安装。 排列方式有平行排列和交错排列（如图所示）。 并排更简单，交错更紧凑。
(2)普通螺钉连接的受力特性
1、采用剪力螺钉连接
2、拉紧螺钉连接
3、拉剪螺钉连接
(3)高硬度螺钉的应力特性
高硬度螺纹连接根据设计和受力要求可分为摩擦式和压力式。 当摩擦式连接受到剪力作用时，外弯矩达到板间可能出现的最大摩擦阻力为极限状态； 当外弯矩超过时，板之间发生相对滑移，则认为连接已失效并被破坏。 当承压连接受剪时，允许克服摩擦力，板间发生相对滑移，之后外力可继续减小，后续螺钉剪切或孔壁压力最终失效极限状态。
